目前,市政污泥的主流处理工艺为厌氧发酵,产生沼气中的CH4经分离后可以作为能源进行利用,而副产物CO₂则往往排入大气,成为温室气体污染的一部分。针对副产物CO₂未得到有效利用、同时厌氧发酵沼液中富含氮、磷的现状,本文提出一种将蓝藻作为生物催化剂,利用CO₂和沼液中N、P等营养物质将无机碳再次转化为生物质,然后将增殖的蓝藻生物质进行厌氧发酵,从而将市政污泥厌氧发酵副产物CO₂有效的转化为CH4的工艺思路。本论文主要对该整体工艺中的蓝藻相关部分进行研究,分别以太湖蓝藻水华中优势藻种铜绿微囊藻和取自太湖的蓝藻为研究对象,通过优化蓝藻生长条件和厌氧发酵预处理条件,实现对蓝藻增殖效果、氮磷吸收效果和发酵效果的提升。研究内容包括:1.分别考察了光照时间、氮磷比和CO₂曝气浓度对铜绿微囊藻生长情况的影响。结果表明,铜绿微囊藻分别在光照强度为5000 Lux、氮磷比区间为10:1²0:1、CO₂曝气浓度小于等于5%时获得最大藻生物量。在营养元素充分的情况下,铜绿微囊藻的生长受光照强度变化的影响显著,且在氮磷比过高或过低时会受到抑制,CO₂曝气浓度过高也会抑制藻细胞的增殖。2.分别考察了光照强度、氮磷比和CO₂曝气浓度对铜绿微囊藻氮磷吸收效果的影响。结果表明,铜绿微囊藻对NO3--N的吸收率随光照强度增大而升高,在7000 Lux时获得最大值,且在CO₂曝气浓度小于等于5%时获得最大值。铜绿微囊藻对NO3--N的吸收率随氮磷比增大而降低,在氮磷比区间为10:1¹5:1之间获得最大去除量。铜绿微囊藻对TP吸收率在光照强度为5000 Lux时达到最大值,但随光强变化的趋势不明显;当氮磷比区间为10:1²0:1、CO₂曝气浓度小于等于5%时,TP吸收率能分别达到最大值。3.使用响应面法考察了氮磷比、CO₂曝气浓度和p H值对铜绿微囊藻生长情况和P吸收效果的影响。结果表明,通过优化得到的最优组合条件为:氮磷比为14.14:1,CO₂曝气浓度为3.59%,p H值为9.27。在此条件下,藻生物量的预测值为3.57 g/L,TP吸收率的预测值为76.75%,实验实测值与预测值无显著差异,验证了模型的正确性。4.分别考察NO₂^--N浓度和预处理时间对蓝藻厌氧发酵效果的影响。将预处理9h的四个对照组样品清洗干燥后进行扫描电镜观察,结果表明,经过预处理的蓝藻聚合物结构被破坏,使蓝藻与接种物的接触面积增大,加快水解速率,进而对厌氧发酵起到一定的促进作用。分析发酵预处理后蓝藻样品中SCOD、蛋白质、多糖和氨氮等指标浓度变化。预处理过后的对照组显示,除氨氮外各指标浓度均有不同程度的提升且变化趋势明显。在大部分对照组中,SCOD、蛋白质和多糖的浓度都随NO₂--N浓度的增大和预处理时间的延长而升高。5.向经过预处理后的蓝藻样品中加入厌氧微生物进行厌氧发酵研究,考察不同对照组的产气情况。结果显示,相同预处理时间下的不同NO₂--N浓度对照组的产气量和VS降解率基本随NO₂--N浓度的升高而增大,而最大产气量在预处理时间为9 h,NO₂--N浓度为200 mg/L,合FNA浓度为1.43 mg/L时获得,产率达到142 m L/g·VS,甲烷含量达到70.4%,VS降解率也获得最大值49.67%。综上,预处理时间为9 h,NO₂--N浓度为200 mg/L时,对蓝藻厌氧发酵的促进效果最好。